JP5452550B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

この発明は、温度検出手段を具備し、熱源検知を行って人や発熱機器の存在を検知して、快適な制御を行うことが可能な空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機では、サーモパイルなどの温度検出素子を利用した温度検出手段のセンサ部をレンズで検出範囲限定し、一つの温度検出手段で温度検出領域を順次切替えながら各領域において規定値を上回る温度変化が有ったか否かで人体検知を行う安価な方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、一つの焦電センサを利用した温度検出手段を走査させるモータとして、断続的な駆動を行うステッピングモータを採用することで赤外線検出時間を十分に確保し、これにより空間分解能及び温度分解能を高め、小型化・低コストを実現できる赤外線検出装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
また、居住空間を分割して構成される複数の領域のそれぞれに対応する複数のマトリクス状に配置されたサーモパイル素子で一度に居住空間を測定して各領域の温度を求め、サーミスタによる基準温度との差分に基づく温度の変化量により各領域における人の在不在を検出する人体検出装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。

また、室内空間の複数の領域を走査し、温度検出手段（サーモパイル、焦電センサ）によって検出された各領域の光量変化により、または検知エリアでの光量がある閾値以上の場合に、人体を検出する方法が示されている（例えば、特許文献７参照）。

また、ゾーン毎に温度変化を算出し、温度変化の大きなゾーンでは人が移動して来たものとしてエアコンを制御し、温度変化は小さいが周囲との測定差が大きく安定しているゾーンは人が移動せずに静止しているものとして予測する方法が知られている（例えば、特許文献６参照）。
また、焦電型赤外線センサを繰り返し往復走査させながら対象領域の前回の温度と今回の温度との比較により温度変化の大きい所を人の存在位置と決定する方法が知られている（例えば、特許文献５参照）。

また、温度検出手段ではなく、照度センサを用い、時間による人体特有の活動周波数のみについて、照度の変化量が基準値を超えると人体検知を行う方法が示されている（例えば、特許文献４参照）。

特公平７−３０９３８号公報（第８図、明細書第６頁第３３行〜第８頁第６行） 特開平８−１７０９３０号公報（図１、図２、段落００１５、００１８） 特開２００１−３０４６５５号公報（図４、図７、段落００３５〜００３８） 特開平８−２９５４１号公報（図２、段落００４５） 特開平８−２７１６４５号公報（図１、段落００３０〜００３２） 特許第２７９２９９７号公報（第４図、第５図、明細書第４頁第２９行〜第４４行） 特公平６−７５０１１号公報（図７、図９、第１１頁第３８行〜４２行、第１３頁第２２行〜２４行、第１４頁第４５行〜４６行）

しかしながら、特許文献１で示される従来の空気調和機では、人体検出エリアを判断するために温度検出装置のセンサ部に検出範囲限定用のレンズなどの切り替え機構を具備するが、その機構は高価であり、空気調和機などの家電製品には現実的とはいえない。

また、特許文献２、３および６で示される従来の空気調和機では、センサ特性によってはセンサの検出区間の端の領域では検出能力が落ちるため、その検出区間の間（境界付近）では、高い温度を正確に検出できない可能性があった。正確に検出できるセンサ検出区間の中央部付近以外をレンズなどによりマスクし、使用する方法もあるが、センサごとにカスタム製品として経費が発生し、安価なセンサを使用するメリットがなくなってしまう。

さらに、照度に左右されず人体検知可能な温度検出手段を用いた空気調和機が人体検知を行う場合、周囲温度が人体輻射熱温度とされる３３℃付近になると周囲温度と人体輻射熱との区別がつかず人体検知を行うことができない。

また、空気調和機は温度検出手段を用いて人体検知を行う場合、発熱する機器などのノイズに弱く誤検知しやすい。さらに、一度誤検知をしてしまうと不在判定を行うことができず、物体を人体とする誤検知を続けてしまい無駄に気流などの運転を制御したり、運転し続けたりすることで不要な電力を消費していた。

また、特許文献７で示される従来の空気調和機では、熱源対策がなく、熱源は確実に誤検出する方法となっている。つまり、人体温度付近の物体は誤検知されてしまう。また、一度誤検知されるとその後、誤検知が続いてしまう。このため不在判定を誤ることになる。

また、時間が経つと不在と判断する方法も示されているが、再度、部屋全体を同じ方法で人体検知を行い、再度熱源を人体として誤検知してしまうため不在判定を誤ることになる。

この発明は、上記のような状況に鑑みてなされたもので、熱情報を取得し難い、センサの検出対象区間の端の部分についても、温度を正確に検出可能にし、熱源の有無判定を正確に行って人等の存在を検知し、快適な制御を行うことが可能な空気調和機に関するものである。

本発明に係る空気調和機は、一度に検出できる温度検出範囲が限られ、該範囲の中央部の温度検出値の方が該範囲の端部の温度検出値より検出精度が高い特性を有する温度検出手段と、前記温度検出手段を駆動する温度検出手段駆動回路と、前記温度検出手段駆動回路を制御する制御部と、を備え、温度検出手段駆動回路により、前記温度検出手段を温度検出対象範囲内で走査させて、該温度検出対象範囲の温度を検出する空気調和機であって、前記制御部は、前記温度検出手段駆動回路により、前記温度検出手段が一度に検出できる前記温度検出範囲が部分的に重なり合うように前記温度検出手段を走査させ、隣接する温度検出範囲の端部が隣接する温度検出範囲の中央部と重なり合った状態毎に、前記温度検出範囲の温度検出を行うように前記温度検出手段を制御することを特徴とする。

この発明によれば、温度検出範囲の端の部分で温度の検出精度が悪くその部分の熱源を正確に検知できない温度検出手段であっても、温度検出範囲の一部領域を重ね合わせるように走査させ、その一部領域を重ね合わせて温度検出させているため、温度検出範囲端部の重複検出により十分な温度検出精度を確保できる。これにより、高精度のセンサなど種類を選ばなくても検出が劣化する範囲がなくなり、温度を正確に検知して熱源検知が可能となる。

本発明の実施の形態１を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における室内機１０の構成図である。 図２における制御部１０１の構成を中心とする全体構成図である。 温度検出手段（サーモパイル）の検出範囲と検査方法を示す説明図である。 温度検出手段（サーモパイル）の検出温度による領域のグループ分けを示す説明図である。 本発明の実施の形態１の人体検知方法を示すフローチャートである。 図６の続きを示すフローチャートである。

以下の各実施の形態で、「人体」と表記されている部分は、「人間」あるいは「熱源」と読み替えてもよい。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を示す空気調和機１の全体構成を示す説明図である。この空気調和機１は室内機１０と室外機２０とから構成される。室内機１０は空調室内機として必要な通常の機器の他に、温度検出手段（温度検出装置）としてサーモパイル（赤外線センサ）１１を備えている。そして、サーモパイル１１の基準温度を測定するための温度測定手段（温度測定装置）としてサーミスタ１２が、サーモパイル１１の冷接点に近接して配置されている。なお、サーモパイル１１は、空調予定範囲（以下、検出対象範囲ともいう）の一部領域を検出可能なように複数個または１個から構成されているか、あるいは上記空調予定範囲の全域を同時に検出可能なようにマトリクス状に構成されてもよい。
一方、室外機２０は空調室外機として必要な通常の機器を備えるとともに、外気温度測定手段としてサーミスタ２１を備えている。なお、上記サーミスタ１２，２１に代えて、他の温度センサを利用しても良い。

図２は本発明の実施の形態１における室内機１０の構成図であり、室内機１０は、サーモパイル１１、サーミスタ１２の他に、熱交換器１３、サーモパイル駆動回路１０２、サーモパイル駆動モータ１０９、ファン駆動回路１０３、ファンモータ１０４、ファン１０５、ルーバ駆動回路１０６、ルーバ駆動モータ１０７、ルーバ１０８等を備えている。なお、サーモパイル１１を走査する必要がない場合には、サーモパイル駆動回路１０２とサーモパイル駆動モータ１０９は不要である。また、表記「ルーバ」は、「風向調整板」または「フラップ」と読み替えても良い。
室内機１０はさらに、サーモパイル１１、サーミスタ１２、温度検出手段駆動回路１０２、ファン駆動回路１０３の各機器に作用してそれらの動作を制御する制御部（制御装置）１０１を備える。制御部１０１はまた、サーモパイル１１やサーミスタ１２が取得した情報を取り込み、それらの情報を基に熱源の有無及び位置を算出する作用も果たす。この実施の形態では、サーモパイル１１によって取り込まれた検出温度は、熱画素画像（単に熱画像とも称する）に変換されて保持される。以上のような作用を果たす制御部１０１は、例えば、所定の動作がプログラムされたマイクロコンピュータによって構成される。

図３は図２における制御部１０１の構成を中心とする全体構成図である。図３において、制御部１０１は比較部１００３、Ａ／Ｄ変換部１００４、温度変換部１００５、人体検出部１００６、風向決定部１００７、風速決定部１００８、走査方向決定部１００９から構成されている。ただし、サーモパイル１１を走査させる必要が無い場合には、走査方向決定部１００９は不要である。
なお、以後において、人体検出部１００６を含め、発熱体の在／不在を検出する検出手段を総称して、熱源検出部と呼ぶこともある。

次に、上記空気調和機１の動作を説明する。サーモパイル１１の検出値は、所定の間隔で又は連続的に増幅回路１００１を介して制御部１０１に取り込まれる。また、サーミスタ１２の検出値（又は測定値）はサーモパイル１１の検出値に対する基準値となるもので、所定の間隔で又は連続的に増幅回路１００２を介して制御部１０１に取り込まれる。
比較部１００３は、サーモパイル１１によって検出された値を、サーミスタ１２によって検出された値と比較し、その差を出力する。この差（電位差）は、Ａ／Ｄ変換部１００４によってディジタル信号に変換される。そして温度変換部１００５が、ディジタルの電位差信号を温度情報に変換する。
人体検出部１００６は、前回の温度情報と今回の温度情報との差分が、予め設定した人体検知閾値を越えた場合には、そこに人体が存在すると判断する。
人体検出部１００６によって人体が検知された場合、風向決定部１００７は人体の存在位置を示す人体検知情報の通知を受けると、ルーバ１０８の方向（角度）を決定する。そして、決定したルーバ１０８の方向を指令値としてルーバ駆動回路１０６を制御する。これにより、ルーバ駆動回路１０６からステッピングモータであるルーバ駆動モータ１０７に指令が送られ、ルーバ１０８の方向が制御される。
また、人体検出部１００６によって人体が検知された場合、風速決定部１００８は人体検知情報の通知を受けると、ファン１０５の風速（又は回転速度）を決定する。そして、決定した風速を指令値としてファン駆動回路１０３を制御する。これにより、ファン駆動回路１０３からファンモータ１０４に指令が送られ、ファンモータ１０４が指令値に対応した回転速度でファン１０５を回転させ、ファン１０５から風が送り出される。
同様に、制御部１０１が各種の発熱機器に対応する閾値に基づいて、熱源をコンピュータサーバ等の発熱機器と判断した場合にも、予め定めた設定に基づいてその発熱機器を冷却したり、過熱により停止しないように空調したりする。

この実施の形態の空気調和機では、制御部１０１は、サーモパイル１１を利用して、検出対象範囲の温度を定期的に検出させる。設置したサーモパイル１１が検出対象範囲の一部の範囲だけしか検出できない場合には、制御部１０１はサーモパイル１１をステッピングモータで駆動して走査し、所定のポイント毎に温度を検知することにより、検出対象範囲の全ての領域の温度を検知する。
この場合、制御部１０１は、図４に示すように、サーモパイル１１が一度に温度検出する範囲の一部を順次重ね合わせた状態でそれぞれ温度検知を行えるようにサーモパイル１１を走査させる。温度検知可能な範囲の重ね合わせの態様としては、例えば、その範囲の１／２づつずらして重ね合わす。なお、サーモパイル１１の温度検出範囲の重ね合わせ量は、検出する温度の精度に応じて適宜定めて良い。このようにすることで、サーモパイル１１の温度検出範囲の端部分の温度情報であっても、重畳測定効果により検出温度の精度が増大するとともに、ノイズなどの阻害要因は分散されるため温度情報に悪影響を与えることは殆どない。このため、仮に対策を講じなければ検出精度が落ちるであろうサーモパイル１１の温度検出範囲の端部分の精度が落ちることが防止できる。また、センサ中央部を利用して温度検出ができるので、安価なセンサで高精度な温度検出が可能になる。
上記のようにして順次重ね合わせて取り込んだ値は、そのまま使用してもよいが、サーモパイル１１が一度に温度検出可能な範囲を基準として、検出対象範囲の位置を規定している場合には、１／２づつずれることになるため、制御部１０１が空調気流を制御する際等には、座標変換などの位置補正が必要になる。また、温度検出範囲を重ね合わせて取り込んだ値の重なっている部分の検出区間の温度を平均しても良い。
なお、サーモパイル１１が人体検知を行いたい場所の周囲温度に関して人体輻射熱温度付近の温度を検出した場合には、制御部１０１は一旦ファン１０５を駆動して人体検出が可能な温度に下がるまで空調制御を行わせるか、もしくは、検出した１つ以上の場所の中から人体存在確率の高い場所を特定し、ルーバ１０８及びファン１０５を駆動してそこを中心に空調制御を行わせ、人体検出が可能な周囲温度になってから人体検知を再開するのが好ましい。
また、より高精度の温度検出が必要な場合、制御部１０１はサーモパイル１１の温度検出範囲を３／４ずつ重ね合わせた各ポイントで温度検出を行うと、検出する温度の精度をさらに上げることができる。

次に、空気調和機１の人体検知動作について、図６〜図７の人体検知方法を示すフローチャートに基づいて説明する。
図６のステップＳ１〜Ｓ４において、制御部１０１はサーモパイル１１を利用して、空調予定空間（部屋）の温度情報を所定の間隔で取り込む。そして、Ｓ５〜Ｓ６において、取り込んだ温度情報を基に同じ温度帯と思われる部分を、図５のように熱画素表示を利用してグループ化する。次に、ステップＳ７において、制御部１０１は最初の温度情報Ｔ１、次の温度情報Ｔ２、その次の温度情報Ｔ３というように、取得した時間的に前後の温度情報を比較し、その温度差が人体に関するものとして想定される範囲内の値の部分を検出する。そして、その値が予め設定した人体検知閾値を超えていればその部分に人体があるとして、人体の存在位置を示す人体検知情報を出力する。また、制御部１０１は急激に温度変化を続ける部分（熱源）に対しては、周囲温度から人体の温度変化が起こりうる範囲内で予め設定した人体検知閾値を用いて人体か機器かを判断して、人体検知情報などを出力する。例えば、人が急激に運動をしても誤差を含めて最大１０℃前後の変化しかない。体温が下がる場合には、エアコン冷風設定および扇風機を用いた誤差を算出して加味し、人体検知閾値範囲外の温度変化や温度帯であった場合には、人体以外の熱源つまり機器と判断する。これにより人体検知情報の精度が向上する。
ステップＳ８において、温度変化に起因して人体と判断された領域で、近い距離（予め定めておいた範囲内の距離）にある場合には同じ物体と考えられるので、それらの領域を同じものとしてグループ化する。この距離は周囲の温度情報などを加味し状況によって変化する。例えば、人体輻射熱温度から大きく周囲温度が下回っている場合には、衣類も冷えている可能性もあり、同じ物体とみなす距離を遠くすることにより人物の正確な抽出が行いやすくなる。制御部１０１は、グループ化した際に温度変化量とグループの大きさから、人体以外の熱源等による温度変化をノイズと判断する機構も備える。人体検知情報は、温度情報をサーモビューワーのように色分けされた画像（熱画素による熱画像）で表し、時間的に前後の画像で温度差分を算出し、人体存在地域にフラグを立てた２値化画像のようなものであり、空気調和機１はそれを基に、人体存在地域を中心に設定された空調制御を行う。

時間差分(フレーム間差分)を用いて温度情報に関する熱画素の変化を判断し、人体検知を行う場合、人体の複数の部位に対応した複数の人体検知閾値を用いてもよい。このようにすることで、例えば、頭部付近の温度上昇より足元付近の温度上昇が低いような場合に、人体の部位に応じたそれぞれの閾値により熱レベルを複数段に分けて人体検知閾値を設定する。
単純に、人体検知閾値を一つ設けて時間差分で人体検知を行った場合は、２値化でグループ化した場合に、足元を見逃してしまう可能性がある。しかし、上記方法では、頭部付近から足元付近まで熱レベルが隣り合っているものを、同じ人体（人物）としてグループ化できるので足元まではっきりと判断できる。また、足元付近と思われる差分のみ検出された場合にはノイズとみなし無視することもできるし、頭部が隠れていると判断して、複数周期後に頭部が現れるか判定する処理を加えることでより精度を上げることもできる。
このように人体検知閾値の数を増やすことにより体温以上に高温の物体をノイズ(熱源)として除去することができる。
なお、この技術は人体だけでなく他の熱源に対しても応用できる。例えば、車のエンジン部付近およびタイヤ付近は高熱になるがその他の部分はそれ程高温ではない。従って、各部位に対応した複数の熱源検知閾値を利用することで、車全体の輪郭を正確に検出することも可能である。

図７のステップＳ９では、制御部１０１は上記Ｔ１とＴ２の温度情報からグループ化されたグループＡ、Ｔ２とＴ３の温度情報からグループ化されたグループＢ等のそれぞれのグループの所定の位置間距離、例えば各グループの中心間距離や重心間距離を求め、それらの距離がある一定範囲内であれば同一物（例えば同一人物）とみなす。勿論、グループで重なる場所の数が所定値より多いか否かで判断しても良い。同一人物とみなした場合には、制御部１０１はその人物の移動履歴および移動時間に基づいて、活動量を判断し、この活動量に基づいて当該人物の体温がどの程度上昇したかを推測し、推測した温度情報に基づいて空調制御をファン１０５に行わせる。例えば、ユーザが激しい活動を行った直後で体温が上昇し、非常に暑いと感じていても、衣類が厚くて体温が衣類の表面に現れず低い温度のままの場合、従来の方法では対応不可能であった。しかし、この実施の形態のようにユーザの活動量を考慮することで、ユーザの体温上昇に対応した効果的な空調制御を実行することができる。また、予めユーザ毎に行動パターンと好みの温度を対応させたテーブルを記憶手段（図示せず）に記憶しておき、上記移動履歴と記憶されている行動パターンとを照合することでユーザを特定し、個々のユーザの好みの温度を取得し、この温度に基づいて、空調制御を行うことで、快適な環境を提供することが可能である。
また、各グループを立設した四角形から構成した場合において、四角形の底辺の中央位置間距離を利用しても良い。ここで、空調制御の一例を示すと、制御部１０１は、人体存在地域にフラグを立てて設定された空調制御を行う場合、ルーバ１０８を駆動して暖房の場合は足もと付近と思われる四角形の底辺に向けて、冷房の場合はルーバ１０８を駆動して四角形の重心部分に向けて制御する。なお、風に当たりたくない人には空調気流をコントロールして空調するなど設定に合わせて快適な制御を行うことができる。

人体検知の為の人体検知閾値は地域（冬でも温暖である沖縄や夏でも涼しい北海道など）やユーザーの好みによって自由に切替可能である。事前に複数の人体検知閾値を図示しない内蔵の記憶手段に記憶しておくのが好ましい。
そして、ユーザからの操作盤やリモコンからの切り替え操作により、制御部１０１がその記憶手段から対応する人体検知閾値を取り出して、以後その人体検知閾値に基づいて動作する。これにより人体検知感度も調整可能である。例えば、周囲温度が人間の表面温度に近い場合には、人体検知閾値を低く設定して、人体表面温度（人体輻射熱温度）付近の人体検知を敏感にしたり、室外機２０のサーミスタ２１や室内機１０のサーミスタ１２により、外出先から帰ってきたユーザの服の表面温度を算出し、その温度付近の閾値を低くすることも可能である。また空気調和機自身の空調により輻射熱が変化することも加味すれば、誤検知を少なくすることが可能になる。

また、制御部１０１は、地域ごとに熱源検知などに利用する閾値のテーブルを変化させることができる。例えば、ユーザが操作盤またはリモコンから温度設定値を変更操作すると、図示しない入力手段を介して制御部１０１がこの設定値を受信する。制御部１０１は、受信したときの人体輻射熱と周囲温度を学習し、人体輻射熱と周囲温度の関係式を求め、それに合わせて空調する。設定を変更した時はユーザによる温度変更要求があるということなので、制御部１０１は、そのユーザの人体輻射熱が何度の時にどの様に温度設定されたかを学習しておくことでユーザに応じた空調が実現できる。また、複数のユーザが利用し、同じ条件で温度設定が違う場合でも温度設定の平均をとり、どのユーザにもある程度温度要求が満たされる空調を実現可能である。同じ条件、例えば夏の２８度で人体輻射熱３３℃の時に、過去に温度上昇設定、温度下降設定が学習されている場合は、下降設定の温度情報の方が大きい値なら強い下降温度要求があったとみなして空調温度を下降させる。そして、空調の気流に当たりたくない場合も想定して、フラップを上向きにし、ファンの速度を緩めるなどの設定を行う。

人体検知閾値や不在判定閾値は室内機１０のサーモパイル１１により検出された温度の平均温度や、サーミスタ１２により検出された温度を基に変更する。また、制御部１０１は、暖房時などは部屋のどの部分に空調気流が流れているか判断し、初期時は事前に設定された値を適用して、空気調和機の発熱や空調気流に影響される温度を補正する。そしてそれによる温度上昇を加味し、人体検知閾値や不在判定閾値を決定する。暖房時は徐々に温度上昇カーブを学習していき、ファン１０５を停めた時の輻射熱との差分を計算し、ユーザの部屋に合った値に人体検知閾値や不在判定閾値を修正していく。

図７のステップＳ１０〜１４では、人体が検知された場合に、制御部１０１は人体検知情報を基に、人間が存在するかどうかを判断する為に用いる人体存在値に、予め設定された値を加算する。
人体が検知されない場合には、制御部１０１は人体存在値が存在する範囲のみで予め設定した値の減算を行う。制御部１０１は温度情報を取り込む都度または予め設定した時間毎に、人体存在値から予め設定された値を減算をしていき、人体存在値が不在判定閾値を下回った場合には、最後に動きが検知された場所でのみ不在判定を行う。
制御部１０１はさらに、人体検出時のグループ化された温度情報からの温度変化、並びにその部分の温度を利用して、人がいるかどうかを判定する不在判定を行う。これによれば、人が止まって動かないのかあるいは熱源が誤検知されたものなのかを、温度検知した場所でのみ判断可能なので、不在判定が確実に行える。制御部１０１は不在判定された人体存在地域のフラグをリセットし、フラグがリセットの場合にはその部分に対する空調制御を停止したり省エネ運転を行う。従って、無駄な空調をなくして省エネと空調効率化を図ることが可能になる。なお、人体検知は時間軸上の前後の温度のみを見ているので温度の差分（温度変化）がなければ制御部１０１は人体検知を行わない。また、家電機器などは徐々に温度上昇するので、人体温度付近の熱源が存在していたとしても従来の技術のように誤検知をしない。また、発熱機器が急峻に温度上昇をしても不在判定で誤検知をキャンセル可能である。

単素子の温度検出手段を用い、それを走査させて温度検出する場合には、温度情報取得までにタイムラグが生じるため、プラズマテレビなどでは温度上昇値が高くなり、誤って人体として検知をしてしまうおそれがある。また、不在判定時も人体輻射熱温度付近の恒温を維持しており判定が難しい。しかし、設定されたタイミング、例えば一定時間後に人体検知情報をリフレッシュ（キャンセル）可能とすれば、誤認識を続けることはない。

人体存在値はｆ（ｎ）で表され、１つ前に算出した人体存在値ｆ（ｎ−１）に人体存在係数αを乗算したものと、人体検知がされた場合に発生する人体検知関数Ｆ（ｎ）に人体検知係数βを乗算したものを足した値になる。その式は、
ｆ（ｎ）＝ｆ（ｎ−１）×α＋Ｆ（ｎ）×β、
となり、人体が発見された場合にはその値が大きく上昇し、されない場合は徐々にその値が下降していく。人体存在係数αはユーザが任意で変更することができ、人体検知の感度を変更することも可能である。エアコン機種に応じて存在値算出の方法を変更することや書き換えることも可能であり、サービスマンやユーザがネットワーク経由で書き換えることもできる。

制御部１０１は、不在判定閾値を用いた不在判定において人体が不在と判断した場合、その不在と判断した範囲は省エネ運転など指定の制御を行う。なお、空気調和機１は人体検知があった場所のみで不在判定を行う。従来の方法では単純に温度差分と人体温度付近で判断しているので人体温度付近の物体を誤検知していたが、本発明では不在判定を加えているので誤検知を回避することが可能である。
従来の発明では、一度、人体温度付近の熱源を誤検知した場合は再度判定を行う機構がなく誤検知を続ける。しかしこの実施の形態では、不在判定を行い、人体検知時の温度との差分をとることで温度変化が一定時間後に大きくなった場合には人体が不在と判断する。このため、発熱機器による急激な温度変化後などを避けて、確実に不在検知を行えるので誤検知が続くことはなく、正確な人体検知を行える。なお、人体検知を行う場合に用いる人体検知用の閾値テーブルと不在判定用の閾値テーブルは、通常は別のものを用いる。こうすることで、人体温度付近の閾値を小さくでき、微小変化も人体検出が可能となる。また、設定により人体検知感度を数段階にユーザーが設定可能である。さらに、人体検知時に用いる閾値テーブルと不在判定時に用いる閾値テーブルを分けることにより、上着を羽織るなどの変化で不在判定を行わないようにする効果がある。また、従来の方法では、人体検知した場所で人体検知がある一定時間起こらなければ不在と判断し、リビングで止まっている人物に対して適切な空調ができなかった。しかし、この実施の形態では、不在判定処理を行い、止まっている人物に対しても適切に空調することが可能になる。

さらに、制御部１０１は、予め設定されたタイミングで人体検知の情報をリフレッシュ（キャンセル）することも可能である。これにより、万が一誤検知しても、次回のリフレッシュ時には正しい検知が行われるので誤検知の継続を回避することができる。リモコンから随時リフレッシュ可能としてもよい。また、制御部１０１は、人体検知を行えない場合、例えば周囲温度が人体輻射熱温度付近で人体検知が困難な場合に、ファン１０５を駆動して空調制御を行い一旦検知可能な温度まで空調制御を行うか、あるいは今までの人体検知情報や温度情報を学習して重み付けを記憶しておき、その重み配分に基づいて総合的に制御を行うようにしてもよい。これにより、人体検知可能な温度に変化するまで、無駄な空調を抑制することができ、人体検知するまでの時間も省エネ効果が下がることを抑制できる。学習した行動パターンを基にあらかじめ登録されている行動パターンより、どの人物か個人識別を行い、個人毎に最適な空調を行うことも可能である。行動パターンを学習すると、服が厚く温度変化が顕著に表れなくともその活動量から人体温度上昇を推測して、快適な空調制御を行うことが可能となる。

制御部１０１は、人体が検知された位置の変化量から前記人体の活動量を算出し、その活動量に基づいて前記人体の温度上昇を推測し、その推測した温度上昇に基づき、空調制御を行うようにしてもよい。
例えば、以前に人体が検知されたエリア付近で再度人体検知された人体については、その付近に滞留している人体として活動量が小さいと判断する。一方、以前に人体が検知されたエリア以外で人体検知された人体は、活動量が大きいと判断する。
フレームレートが高い場合(周期が短い場合)は、ある一定範囲内の人物は同一人物として判断でき、移動領域が算出できるので活動量が容易に判断できる。
しかし、フレームレートが遅い場合や熱画像を走査して取得する方法の場合には、本手法が有効である。人体が連続で検出された位置には値を加算して行き、変化があった場所には値を減算する方法をとる。初めて現れた人物は外から入ってきているので活動量は大であり、同じ場所に滞留している人は活動量は小である。一度部屋から出て戻ってきても、人体検知された場所にほとんどいる場合は活動量は小である。

実施の形態２．
実施の形態１では、あるエリアで人体が検知された場合、その熱画像と次回の熱画像の比較を行う際、熱源が移動しない場合には、不在判定を行い、人の在・不在を判断する必要があった。実施の形態２では、これを簡素化した形態を説明する。
例えば、人体が検知された場合、温度の分布を表す熱画像の人体検出範囲の熱画素部分に、人体が検出される以前の熱画素を背景画像として上書きする。この場合、人体検知検出範囲以外の背景温度熱画素はそのまま上書きする。これにより、次の周期(フレーム)に時間が進んだ場合に、人が動かない場合にも、背景画像と熱源画像との差分がでるので、人の在・不在の判断が容易に行えることになる。これにより実施の形態１の不在判定を行わずとも、人がどのくらいの時間そのエリアにいるかが簡単に判断可能である。
人体検知したエリア以外の背景温度を更新する場合、新たに人体が移動した場合には前回の熱画素による平均周囲温度から人体検知閾値を決定するので、検出結果の精度が上がる。また、人体検出エリアでも周囲温度および人体検知位置での最後の背景温度を用いて平均周囲温度を算出するので、最適な人体検知閾値を適用することができ、検出誤差を少なくできる。

なお、人が同じ位置に滞留していて、周囲の背景温度が変動した場合において、人体検知された場合、人体検出範囲の熱画素部分には人体検出される以前の熱画素を背景画像として上書きしているため、人が移動する以前に周囲温度が変化して、人体検知以前の背景画像と現在の背景温度が同一となる場合などに不在判定を誤る可能性がある。
これに対処するため、人が滞留中に周囲温度の平均値が上がった場合、人が滞留している部分の熱画素を周囲環境温度に合わせて補正を行うことが好ましい。例えば、人が移動してくる前の背景温度が１０℃であり、３２℃の人が移動してきた場合、その後周囲温度が２０℃に上昇し、人が移動した場合には２０℃と１０℃で差分が１０℃で検出されてしまうおそれがある。そこで、この場合には、人体検知エリアまたは人体周囲の熱画素を基に、人体滞留背景温度熱画素部分に温度補正を加算する。これにより人が移動しても滞留していると誤検知されず正確に在・不在が判断できる。

上記各実施の形態において空気調和機１は上記のようにして空調制御を行う。空気調和機１が例えば６パターン（６区域）にしか吹き分けができない場合、人体存在地域を示すフラグを区域ごとに立てて空調を行うことが可能であり、上記の空調制御はどのようなタイプの空気調和機１にも対応可能である。

また、上記各実施の形態の空気調和機１では、上記の各種情報を、空気調和機１の自動制御に利用する以外に、ネットワークを通じて利用可能である。この場合には、例えば、長距離の場合には、室内機１０に携帯電話との通信を行うための無線通信手段を別途設け、携帯電話とこの室内機１０の制御部１０１との間で無線通信手段を介して通信を行うように構成する。また、近距離の場合には、室内機１０にリモコンからの信号を受信するための無線通信手段を別途設け、リモコンとこの室内機１０の制御部１０１との間で無線通信手段を介して通信を行うように構成する。上記の構成により、例えばユーザが不在時に人体検知を行えるので防犯に、また、屋内の動物の状態監視などに使用できる。また、リモコン操作が頻繁な場合は、空気調和機１のメモリ内に予め定めた閾値や設定を変化させることも可能であるし、ネットワークを通じてデータベースから最適な値を選択することも可能である。また、他の機器と連動し、例えば、ユーザの風呂上りを温水器の情報から判断して空調温度を少し低めに設定することにより、より省エネを実現することもできる。さらに、部屋の扉開閉センサや無線タグによる在・不在情報などの他の機器からの情報を基に、より正確な人体検知や快適な制御も可能である。

なお、実施の形態１、２において説明した人体などの熱源を検出する温度検出装置は、必ずしもここで使用したサーモパイルに限定されるわけではなく、同様の機能を有する他の温度検出センサを用いてもよい。
また、空気調和機１から温度検出装置だけを取り外し、それをセンサ単体として作動させることも可能であり、他の家電機器や設備に内蔵または外付けすることが可能である。

１ 空気調和機、１０ 室内機、１１ サーモパイル、１２ サーミスタ、２０ 室外機、２１ サーミスタ、１０１ 制御部、１０２ サーモパイル駆動回路、１０３ ファン駆動回路、１０４ ファンモータ、１０５ ファン、１０６ ルーバ駆動回路、１０７ ルーバ駆動モータ、１０８ ルーバ、１０９ サーモパイル駆動モータ、１００３ 比較部、１００４ Ａ／Ｄ変換部、１００５ 温度変換部、１００６ 人体検出部、１００７ 風向決定部、１００８ 風速決定部、１００９ 走査方向決定部。

Claims (20)

1. 一度に検出できる温度検出範囲が限られ、該範囲の中央部の温度検出値の方が該範囲の端部の温度検出値より検出精度が高い特性を有する温度検出手段と、
   前記温度検出手段を駆動する温度検出手段駆動回路と、
   前記温度検出手段駆動回路を制御する制御部と、を備え、
   温度検出手段駆動回路により、前記温度検出手段を温度検出対象範囲内で走査させて、該温度検出対象範囲の温度を検出する空気調和機であって、
   前記制御部は、
   前記温度検出手段駆動回路により、前記温度検出手段が一度に検出できる前記温度検出範囲が部分的に重なり合うように前記温度検出手段を走査させ、隣接する温度検出範囲の端部が隣接する温度検出範囲の中央部と重なり合った状態毎に、前記温度検出範囲の温度検出を行うように前記温度検出手段を制御することを特徴とする空気調和機。
2. 前記制御部は、
   前記温度検出手段から取得した時間的に前後の温度情報を基にそれらの温度差を算出して、その温度差を熱源の種類に応じて予め定めた閾値と比較する比較部と、
   前記比較部による温度変化が前記閾値を超えた場合には、前記閾値に対応する熱源が検知されたと判断し該熱源がどこに存在するのかを算出する熱源検出部とを、備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記熱源検出部は、
   算出された熱源検知位置に対しては予め設定した値を加算し、
   熱源が検知されない位置に対しては前記予め設定した値を減算し、
   前記予め設定した値を加減算した人体存在値が予め定めた不在判定閾値以下になった場合に、最後に温度変化が検知された場所でのみ、熱源検出時からの温度変化を比較し、熱源があるかどうかを判定する、ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記制御部は、熱源が存在すると判断される領域の所定部位間の距離が所定範囲内の場合に、これらを同一物体とみなしてグループ化することを特徴とする請求項２または３に記載の空気調和機。
5. 前記制御部は、前記グループ化を行うとき、周囲の温度条件に応じて、同一物体とみなす条件である前記距離を変えることを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記制御部は、前記同一物体の移動履歴および／または移動時間に基づいて、前記同一物体の活動量を推定し、その活動量に基づいて前記同一物体の温度上昇を推測し、その推測した温度上昇に基づき、空調制御を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の空気調和機。
7. 予め予定した熱源の種類毎にそれぞれの行動パターンおよび／または温度パターンと最適な温度を対応させたテーブルを記憶する記憶手段を備え、
   前記制御部は、前記同一物体の移動履歴および移動時間に基づいて、行動パターンおよび／または温度パターンを特定し、この行動パターンや温度パターンと前記記憶手段に記憶されているテーブルの行動パターンおよび／または温度パターンから該当する熱源を特定し、該熱源の最適な温度を取得し、この温度に基づいて空調制御を行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の空気調和機。
8. 室内機からの吹出風の向きを調整する風向調整板を備え、
   前記制御部は、前記グループ化を行なったグループの形状に応じて前記風向調整板の向きを変えさせることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載の空気調和機。
9. 熱源検出に用いる前記閾値を、前記温度検出手段により取得した平均温度もしくは温度検出対象範囲の室温に応じて、その閾値を変更することを特徴とする請求項３〜８のいずれかに記載の空気調和機。
10. 前記熱源検知に用いる閾値と前記不在判定に用いる閾値とを相違させていることを特徴とする請求項３〜９のいずれかに記載の空気調和機。
11. 前記制御部は、熱源を検知しようとする場所の周囲温度が人体輻射熱温度付近の温度であった場合、一旦、前記熱源を検知しようとする場所もしくはそれまでに学習した人体存在確率の高い場所を中心に温度を下降させる空調制御を行い、その後、熱源検知を再開させることを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の空気調和機。
12. 前記制御部は、熱源の検知および不在判定の結果を、予め設定されたタイミングでキャンセルすることを特徴とする請求項３〜１１のいずれかに記載の空気調和機。
13. 前記制御部は、空気調和機自身の発熱や空調気流による温度を補正する補正手段を具備していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の空気調和機。
14. 地域情報、日付情報または外部からの指定により、前記閾値を含むテーブルが切り替えられることを特徴とする請求項２〜１３のいずれかに記載の空気調和機。
15. 前記制御部は、人体が検知された時の前記温度検出手段の検出温度と、前記温度検出手段の現在の検出温度との差に基づいて、人体の不在判定を行うことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
16. 前記制御部は、前記温度検出手段の検出温度を熱画像として表すものであり、人体が検知された位置の周囲温度または人体が検知される以前の人体検知位置の背景温度のどちらか一方の温度を用いて、人体が検知された位置の温度を表す熱画像を作成することを特徴とする請求項２〜１５のいずれかに記載の空気調和機。
17. 前記制御部は、人体が同じ位置に滞留中、前記人体検知位置の背景温度を当該領域または周囲温度を基に補正することを特徴とする請求項１６に記載の空気調和機。
18. 人体検知用の前記閾値を人体の複数の部位に対応して複数設定し、前記複数の閾値を基に人体検出を行うことを特徴とする請求項２〜１７のいずれかに記載の空気調和機。
19. 前記制御部は、人体が検知された位置の変化量から前記人体の活動量を算出し、その活動量に基づいて前記人体の温度上昇を推測し、その推測した温度上昇に基づき、空調制御を行うことを特徴とする請求項４または５に記載の空気調和機。
20. 前記温度検出手段を室内機から取り外し、単体で作動させることが可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の空気調和機。

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